本手冊描述了HRD-SK-3001型顆粒物監(jiān)測儀的安裝、操作、檢驗及維護(hù)。HRD-SK-3001基于煙塵粒子的背向散射原理，用于對固定污染源顆粒污染物進(jìn)行在線連續(xù)測量。
注意
HRD-SK-3001使用了一個10mW，650nm的半導(dǎo)體激光器，激光束及反射光光直射入眼睛會造成嚴(yán)重的損害。不得直視激光束及其反射光在沒有得到相應(yīng)培訓(xùn)時，不得進(jìn)行超出本手冊范圍的操作。
HRD-SK-3001可用于各種污染排放源的顆粒污染物濃度實時連續(xù)測量,可配套煙氣監(jiān)測系統(tǒng),可單*臺或幾臺連接成一套煙塵監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),共用一個前臺。儀器可適用于電廠,鋼廠,水泥廠等煙塵監(jiān)測,也可用于除塵設(shè)備及其它粉體工程的過程控制。
激光/氟化氫在線監(jiān)測系統(tǒng)具有以下主要特點，包括：
01. 采用激光背散射原理。不怕煙道的機(jī)械振動及煙氣溫度不均造成的折射率不均引起的光束擺動；
02. 單端安裝，無需光路對中。儀器設(shè)計過程大限度地降低現(xiàn)場安裝的復(fù)雜度，儀器及防雨系統(tǒng)的安裝僅電器連接需要一支螺絲刀，20分鐘內(nèi)即可完成安裝，安裝維護(hù)極其簡單，大限度地減少由于現(xiàn)場安裝調(diào)試帶來的諸多問題；
03. 采用標(biāo)準(zhǔn)（4-20）mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)電流輸出,連接方便；
04. 儀器整體功耗非常小，大約5W左右；
05. 校準(zhǔn)器就地放置，避免混淆及丟失；
06. 分辨率高，可適用于低濃度排放的監(jiān)測要求，也可適用與高濃度排放的監(jiān)測；
07. 非點測量，具有較大的取樣區(qū)，可適用各種直徑煙囪的使用。
| 測量范圍 | MIN 0-200mg/m3 | 環(huán)境要求 | 溫度：-40℃~65℃ |
| MAX 0-10g/m3 | 相對濕度：（0-100）% R H | ||
| 測量誤差 | ±2%F.S./周 | 尺寸/重量 | 160×160×250mm/ 4kg |
| 零點漂移 | ±2%F.S./周 | 介質(zhì)條件 | 300℃（高溫需定制） |
| 量程漂移 | ±2%F.S./周 | 信號輸出 | （4~20）mA |
| 線性誤差 | ±2%F.S./周 | 輸出負(fù)載 | 500Ω |
| 分辨率 | 1mg/m3 | 功耗 | MAX 5 W |
| 適用煙道直徑 | 1~5m | 供電 | DC24V |
3、主機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
● 主機(jī)包括激光光源及功率控制單元、光電傳感與小信號預(yù)處理單元、散射光接收單元、顯示與輸入單元、輸出驅(qū)動單元、主控單元。激光器發(fā)出的650nm束以一個微小的角度射入排放源,激光束與煙塵粒子作用產(chǎn)生散射光,背向散射光通過接受系統(tǒng)進(jìn)入傳感器轉(zhuǎn)變成電信號進(jìn)行處理.電路部分實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換、激光束的調(diào)制、信號放大、解調(diào)、光源的功率控制、V/I轉(zhuǎn)換功能。
系統(tǒng)原理圖
2、參數(shù)的選定
● HRD-SK-3001顆粒物監(jiān)測儀的測量范圍及測量區(qū)在現(xiàn)場條件下是可調(diào)的，但調(diào)整過程比較復(fù)雜，建議用戶在訂購時選定準(zhǔn)確的參數(shù)由制造商調(diào)整好，簡化安裝過程。一般在用戶不指明參數(shù)的情況下，制造商出廠的測量范圍一般調(diào)整到（0-200）mg/m3，測量區(qū)參數(shù)DGT調(diào)整到2000mm。一般的測量儀器工作時較好的工作狀態(tài)在其滿量程的2/3左右，對于煙塵儀則不太相同，煙塵儀的工作點在其滿量程的1/3甚至更低。這是因為現(xiàn)場煙塵排放即使在除塵設(shè)備正常工作的時候動態(tài)范圍都很大，三電場的靜電除塵器經(jīng)常工作在三電場、二電場甚至單電場的狀態(tài)，布袋除塵器也經(jīng)常工作在一個或數(shù)個布袋有輕微泄露的情況下。因此煙塵儀要兼顧測量的準(zhǔn)確及大的動態(tài)范圍兩個方面。
● HRD-SK-3001顆粒物監(jiān)測儀的測量區(qū)指的在煙塵監(jiān)測儀前面，如果有顆粒物的話，煙塵監(jiān)測儀的激光束與顆粒物作用產(chǎn)生的后向散射光能夠被接受系統(tǒng)感受的區(qū)域長度。對于HRD-SK-3001顆粒物監(jiān)測儀，在煙塵監(jiān)測儀前面2500mm距離的區(qū)域內(nèi)的顆粒物與激光束作用產(chǎn)生的后向散射光可以被接受系統(tǒng)感受到，超過2500mm距離的顆粒物即使有散射光也不能被接收系統(tǒng)接收到。煙塵監(jiān)測儀的測量區(qū)在儀器銘牌上都有標(biāo)識，其使用兩個要點：一個是該參數(shù)必須大于等于從煙塵監(jiān)測儀的法蘭端面到對面煙囪或煙道內(nèi)壁的距離，保證煙道壁的反射光不會混入煙塵儀的散射光；另外該參數(shù)必須大于煙道壁厚再加上約300~500mm的距離，保證測量區(qū)在煙道內(nèi)部。
3、安裝
測點壓力為負(fù)壓的情況
測點壓力為正壓的情況
3、高濃度問題
光學(xué)方法無論對穿法還是散射法在較高濃度時都存在非線性問題，也就是說濃度和儀器輸出之間呈現(xiàn)的不是比例關(guān)系。光閃爍法及靜電感應(yīng)法都存在類似的情況。好在在一般的排放監(jiān)測要求的濃度范圍內(nèi)這種非線形造成的偏差可以忽略不計。一般而言沒有經(jīng)過精確的計算憑現(xiàn)場經(jīng)驗估測，光學(xué)法和靜電感應(yīng)法煙塵濃度在500mg/m3以下不用考慮非線形因素造成的偏差（這里所說的非線性僅指由于顆粒間的干擾造成光或荷電變化引起的非線性因素）。當(dāng)然對穿法和光閃爍法還要考慮光程的大小、散射法要考慮取樣測量區(qū)的大小及位置。在有些情況下需要測量很高濃度的煙塵排放，如在有些脫硫除塵前的測點，煙塵濃度可能超過1000mg/m3，有些測點的煙塵濃度可以達(dá)到20g/m3，這時就必須考慮非線性因素了。其實在每套儀器安裝到現(xiàn)場后如果是用于環(huán)保監(jiān)測，都需要進(jìn)行參比，以準(zhǔn)確地定量儀器輸出與煙塵濃度的關(guān)系。從廣義上講兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)性及線形關(guān)系是兩個不同的概念。兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)系數(shù)為1（或者說*相關(guān)），但之間的關(guān)系可以不是線形關(guān)系。因此兩組數(shù)據(jù)之間還存在一個關(guān)系匹配模式的問題。參比試驗的兩組數(shù)據(jù)（參比數(shù)據(jù)及儀器記錄數(shù)據(jù)）之間的關(guān)系匹配模式一般采用多次回歸的方式達(dá)到。一般采用二次回歸即可達(dá)到環(huán)保排放要求的標(biāo)準(zhǔn)。所以對于高濃度下的測量需要一個二次以上的回歸匹配模式。對于數(shù)據(jù)的回歸可首先將回歸數(shù)據(jù)做成兩行然后按照以下操作步驟采用EXCEL直接進(jìn)行：
1、點擊圖表向?qū)?br> 2、選擇散點圖，點擊‘下一步’
3、選中要回歸的兩行數(shù)據(jù) ，點擊‘下一步’
4、點擊‘完成’
5、光標(biāo)移到圖中的數(shù)據(jù)點上，單擊選中數(shù)據(jù)系列后點擊右鍵
6、在談出的菜單上選擇‘添加趨勢線
7、選擇‘多項式回歸‘，階數(shù)選擇2
8、在‘選項’一頁中點勾‘顯示公式‘及’顯示相關(guān)系數(shù)‘
9、確定完成
一般煙塵儀4-20mA的輸出通過采集或軟件已經(jīng)作了變換。電流變成了電壓V，電壓通過C=KV轉(zhuǎn)換成了濃度值 ，如果將系數(shù)K設(shè)為1，則軟件記錄的值為原始的信號電壓。將電壓及等動取樣的結(jié)果做回歸即可得到響應(yīng)的系數(shù)二次回歸的結(jié)果一般為 C=K0+KV-K1*V*V。如此回歸后可能存在很小的常數(shù)項，一般情況下可以忽略。圖10給出了同一組數(shù)據(jù)采用線性回歸和二次回歸后的相關(guān)關(guān)系。
| 系統(tǒng)顯示濃度 | 50.75 | 415.45 | 619.5 | 700 | 500.5 | 924 | 798 | 1172.5 | 647.588 |
| 電壓/電流 | 0.3625 | 2.9675 | 4.425 | 5 | 3.575 | 6.6 | 5.7 | 8.375 | 4.62563 |
| 等動取樣的結(jié)果 | 67.2 | 548 | 636 | 824 | 528 | 928 | 755.6 | 992 | 659.85 |
參比試驗的數(shù)據(jù)處理
一般用戶在儀器選型時除了對各個參數(shù)指標(biāo)考察的較為詳細(xì)外，總要問一個問題：煙氣的含水量會否器的測量結(jié)果。實際上，煙氣含水并不一定影響測量結(jié)果，要看水的積聚狀態(tài)。換言之，對于氣態(tài)的水，對于顆粒物的測量的干擾可以忽略不計。但以霧滴形式存在的水則對顆粒物的測量形成極大的困擾。儀器無法剝離細(xì)小水滴造成的散射及消光，因此也就無法準(zhǔn)確地消除水霧的干擾。在現(xiàn)場常遇到以下幾種情景：1）煙氣溫度在100℃以上，這時煙氣的水分以氣態(tài)形式存在，不會對測量結(jié)果造成干擾，這里指的100℃以上是指在采樣點或測量區(qū)的溫度，盡管有時特別是在北方的冬天煙囪出口處排放的是白色煙霧（意味著環(huán)境溫度在煙氣的露點以下，煙氣中的水結(jié)成了微小的水滴），只要在測量區(qū)煙氣的溫度在露點以上即可（一般為100℃以上），絕大多數(shù)電廠的排煙溫度在100℃到200℃之間，因此絕大多數(shù)電廠的排煙情況即是如此；2）煙氣溫度在100℃以下，這時測量區(qū)的煙氣溫度一般低于露點，煙氣水分以霧滴狀的形式存在。在石化行業(yè)中可以遇到這種情景，采用水幕除塵的煙氣也大都是這種情況。這種情況下，如果煙氣的含水量變化不大，煙道采取了較好的保溫措施，煙氣中霧滴狀的水份變化不大，通過參比試驗可以消掉煙氣中的水滴的干擾。如果煙氣的含水量變化較大、煙氣中的水霧滴變化較大，則測量結(jié)果就會受到大的干擾，能否使用取決于參比試驗的相關(guān)性。
